Nghiên cứu mở rộng hệ thống cấp nước của thành phố Đà Nẵng đến năm 2040

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRẦN THANH DŨNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG ĐẾN NĂM 2040 Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60.58.40 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2012 2 Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN CÁT Phản biện 1: GS.TS. NGUYỄN THẾ HÙNG Phản biện 2: TS. NGUYỄN VĂN MINH Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 12 tháng 5 năm 2012. Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng. 3 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Kế hoạch định hướng Phát triển cấp nước Đơ thị và khu Cơng nghiệp của thành phố Đà Nẵng, phương hướng, mục tiêu phát triển cấp nước đến năm 2025 và tầm nhìn 2040 bao gồm mức độ bao phủ, mức tiêu thụ theo đầu người tối thiểu và các mục tiêu đối với thất thốt nước đã được chính phủ phê duyệt. Trong những năm qua thành phố Đà Nẵng đã đạt được sự tăng trưởng kinh tế ấn tượng. Mức độ đĩi nghèo đã giảm đáng kể, sự tăng trưởng kinh tế thường dẫn đến việc tăng mức sống được kèm theo một tỷ lệ cao dân di cư từ nơng thơn ra đơ thị và đơ thị hĩa nhanh chĩng. Trong thập kỷ qua tốc độ tăng trưởng đơ thị của thành phố Đà Nẵng là 2,6%/năm . Kết quả là khơng gian của thành phố Đà Nẵng đã được mở rộng, vượt ra ngồi khu vực hiện nay được mạng lưới phân phối cấp nước của Đà Nẵng phục vụ. Nhu cầu dùng nước máy tăng nhanh theo sự gia tăng dân số, thương mại và cơng nghiệp, vượt năng lực sản xuất nước máy hiện tại. Do đĩ việc cải thiện điều kiện sống và sức khỏe của dân số đơ thị và ven đơ thị bằng cách cải thiện năng lực sản xuất nước sạch và mở rộng mức bao phủ của mạng lưới phân phối nước trong thành phố là vấn đề cần được thực hiện trong mối tương quan với quy hoạch cấp nước cho khu vực thành phố Đà Nẵng đến năm 2040. 2. Nội dung nghiên cứu Luận văn sẽ thực hiện các nội dung sau: - Thu thập tài liệu và trình bày các điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của Thành phố Đà Nẵng hiện nay, hướng quy hoạch xây dựng và 4 tăng triển kinh tế bền vững và nâng cao chất lượng cuộc sống của thành phố Đà Nẵng đến năm 2040. - Đánh giá hệ thống cấp nước hiện hành của thành phố Đà Nẵng và yêu cầu cần mở rộng mức bao phủ của mạng lưới cấp nước phân phối, thay thế đường ống bể, phát triển hệ thống này trong tương lai. - Nêu lên các phương pháp, mơ hình tính tốn cấp nước đơ thị hiện nay. - Áp dụng chương trình máy tính để tính tốn mạng lưới cấp nước của thành phố Đà Nẵng đến năm 2025 và tầm nhìn đến năm 2040 - Nêu lên cách phân vùng, tách mạng để chống thất thốt nước khu dân cư Quận Hải Châu. - Ứng dụng cơng nghệ thơng tin liên lạc, mơ hình thủy lực và thiết bị điều khiển vận hành tự động. 3. Phương pháp nghiên cứu - Thu thập và xử lý các số liệu liên quan đến hệ thống cấp nước của thành phố Đà Nẵng. - Sử dụng phần mềm EPANET để tính tốn, xác định lưu lượng, áp lực trong hệ thống cấp nước và chọn vùng để đánh giá sự thất thốt nước và đề xuất các giải pháp phịng chống. - Chọn nguồn nước và nêu lên một số tính tốn của hệ thống. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Kết quả nghiên cứu của luận văn này là cách lựa chọn các điều kiện tự nhiên, kinh tế, xác định các kích thước của các cơng trình trong hệ thống cấp nước. Trong luận văn này cịn vận dụng các điều kiện cụ thể của thành phố Đà Nẵng kết hợp tính tốn trên máy tính để xác định nhu cầu cấp nước, cải thiện và mở rộng hệ thống cấp nước an tồn, bền vững, tăng cường nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc 5 sử dụng nước an tồn và giảm được lưu lượng nước thất của thành phố Đà Nẵng đến năm 2025 và tầm nhìn 2040. 5. Cấu trúc luận văn Ngồi phần mở đầu, kết luận kiến nghị và tài liệu tham khảo trong luận văn gồm cĩ các chương như sau : Chương 1: Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và hiện trạng hệ thống cấp nước của thành phố Đà Nẵng. Chương 2: Quy hoạch phát triển cấp nước phục vụ phát triển kinh tế xã hội của thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2025 tầm nhìn 2040. Chương 3: Nguyên cứu năng lực sản xuất nước sạch và một số tính tốn hệ thống cấp nước cho khu vực Tây Bắc Chương 4: Ứng dụng chương trình EPANET để tính tốn mạng lưới cấp nước, phân vùng, tách mạng, chống thất thốt. 6 CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Đà Nẵng là thành phố lớn thứ tư của Việt Nam với tổng số dân 887.070 người trong năm 2009. Thành phố cĩ bảy quận/huyện, trong đĩ cĩ sáu quận nội thành và Huyện Hịa Vang. Huyện thứ tám bao gồm các hải đảo Hồng Sa. 1.2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN 1.2.1. Địa chất: Bao gồm các trầm tích biển và trầm tích phù sa ở, Lớp sét cát nằm trên tầng đá bao gồm đá phiến sét phong hĩa nhiều ở độ sâu 10-24 mét nằm trên đá phiến sét ít phong hĩa ở độ sâu 24-50 mét. 1.2.2. Khí hậu: Đà Nẵng cĩ khí hậu nhiệt đới giĩ mùa điển hình. Các tháng kể từ tháng 1 cho suốt đến tháng 8 là tương đối khơ chỉ là những cơn mưa nhỏ nên thường khơng đủ nước. 1.2.3. Nguồn nước mặt: Các sơng chính của thành phố là sơng Cu Đê ở phía bắc và sơng Hàn với ở phía nam. Sơng Cẩm Lệ bắt nguồn từ phía tây nam. Sơng Yên là sơng nhánh tách ra từ sơng Ái Nghĩa, là nhánh của sơng Vu Gia. 1.2.4. Nước ngầm : Đà Nẵng nằm tại khu vực trữ nước ngầm, trữ lượng nước ngầm đang cạn kiệt dần, nằm gần biển và bị ơ nhiễm bởi chất thải cơng nghiệp. Điều này cĩ thể dẫn đến việc phụ thuộc vào nước máy. 1.3. TÌNH HÌNH DÂN SINH, KINH TẾ 1.3.1. Dân sinh Mạng lưới cấp nước của Cơng ty CNĐN tất cả sáu quận nội thành Đà Nẵng, một số phần của huyện Hịa Vang. Dân số năm 2009 7 là 887.070. Dân số đơ thị đã tăng trưởng 2,6%/năm và tăng trưởng kinh tế trung bình trên 11%/năm trong giai đoạn đĩ. 1.3.2. Kinh tế Thành phố hiện cĩ 6 khu cơng nghiệp và một số khu cơng nghiệp khác đang được qui hoạch, các trường Đại học và cao đẳng. Bảng 1.1. Các chỉ số kinh tế của Đà Nẵng Chỉ số kinh tế Đơn vị 2005 2006 2007 2008 2009 Tỷ đồng/năm 6,214.3 6,776.1 7,544.1 8,302.1 9,236.0 % tăng trưởng 13.8 9.04 11.3 10.1 11.0 GDP Đồng/người 15,007 16,232 19,181 25,321 Tỷ đồng/năm 826,987 711,944 795,479 1,134.46 0.33 FDI % tăng trưởng 7.1 5.5 5.1 5.45 Nguồn từ Sở kế hoạch và đầu tư TP Đà Nẵng 1.4. HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG CẤP NƯỚC THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Cơng suất tổng hợp là 155.000 m3/ngày, Nhà máy nước Cầu Đỏ: cơng suất thiết kế 120.000 m3/ngày, sản lượng sản xuất là khoảng 110.000m3/ngày Nhà máy nước Sân Bay: cơng suất tổng cộng 30.000m3/ngày. Các nhà máy nước Sơn Trà: với tổng cơng suất 5.000 m3/ngày Các nhà máy nước nĩi chung đang trong điều kiện làm việc tốt. Để tránh bị mặn, một đường ống nước thơ đường kính 1,2m phía trên đập An Trạch cách cĩ thể cung cấp lưu lượng 210.000 m3/ngày đến nhà máy nước Cầu Đỏ. 8 CHƯƠNG 2 QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN CẤP NƯỚC PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI CỦA THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG GIAI ĐOẠN 2025 TẦM NHÌN 2040 2.1. QUY HOẠCH TỔNG THỂ THÀNH PHỐ Phải cung cấp dịch vụ 24 giờ cho 90% dân số với tối thiểu là 120l/ng/ngày. Nước thất thốt phải giảm đến 25% vào năm 2015, đến năm 2040 giảm xuống dưới 15%. . 2.2. QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI CỦA ĐÀ NẴNG ĐẾN NĂM 2025 VÀ TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2040 Mục tiêu chung là mở rộng Thành phố Đà Nẵng để trở thành một trong những thành phố lớn tại Việt Nam với dân số khoảng 1.500.000. Một số mục tiêu cụ thể là: - Tốc độ tăng trưởng kinh tế: 12 – 13%/năm - Trong năm 2040 cấu trúc GDP sẽ là:Dịch vụ: 52,09% - Cơng nghiệp và Xây dựng: 45,96% - Nơng-Lâm-Thủy sản: 1,95% - GDP của thành phố Đà Nẵng sẽ chiếm 2,5% GDP của Việt Nam vào năm 2040 - Kim ngạch xuất khẩu trong giai đoạn 2011-2040 sẽ tăng trung bình 22- 25%/năm. 2.3. QUY HOẠCH TỔNG THỂ KHƠNG GIAN CỦA ĐÀ NẴNG ĐẾN NĂM 2025 VÀ TẦM NHÌN ĐẾN NĂM 2040 Quận Hải Châu, Thanh Khê và hầu hết các khu vực của quận Sơn Trà nằm về phía Tây của sơng Hàn phát triển tồn diện. Sức ép chính của việc phát triển mới sẽ là: 9 - Về phía Tây Bắc quận Liên Chiểu; Tại phía Nam khu phức hợp làng Đại học Đà Nẵng; Ở hướng Tây Nam và Tây một khu phát triển cơng nghiệp mới sẽ được xây dựng tại Hịa Khương, huyện Hịa Vang. 2.4. QUY HOẠCH TỔNG THỂ CẤP NƯỚC 2.4.1 Quy mơ dân số: Dân số của Thành phố Đà Nẵng trong năm 2009 là 887.070, đĩ dân số tăng trưởng 2,6%/năm. Dự báo dân số sẽ tăng lên đến từ 1.2 -1.5 triệu người vào năm 2025. Như vậy dân số được dự kiến đạt 1,47 triệu vào năm 2025, và đến 2040 đạt 2,0-3,0 triệu dân. 2.4.1.1. Dân số cĩ hộ khẩu tại thành phố Đà Nẵng:Dân số cĩ hộ khẩu tại thành phố Đà Nẵng được xác định dựa trên thống kê dân số của Thành phố Đà Nẵng tháng 4/2009. 2.4.1.2. Dân số khơng đăng ký hộ khẩu tai TP Đà Nẵng: Ban quản lý khu cơng nghiệp đã cung cấp dữ liệu về 6 khu cơng nghiệp, khu chế xuất hiện cĩ tại thành phố Đà Nẵng, bao gồm cả dự tốn của họ về số người làm việc khơng đăng ký. Mỗi năm, số lượng sinh viên tại các trường Đại học tăng khoảng 5%, và tỉ lệ tăng này sẽ tiếp tục đến năm 2025. 2.4.2 Nhu cầu sử dụng nước 2.4.2. Nhu cầu sử dụng nước 2.4.2.1. Cho sinh hoạt: Lượng nước được sử dụng cho mỗi người cho mục đích sinh hoạt ở quận Hải Châu, Thanh Khê, Sơn Trà là khá hợp lý nhưng đối với các Liên Chiểu, Cẩm Lệ, Ngũ Hành Sơn được dự kiến là cao hơn nhiều 2.4.2.2. Nhu cầu tiêu thụ nước của các khu cơng nghiệp (IZs): Nước cho sản xuất (nước cho cơng nghiệp) cĩ thể là lượng nước tương đối nhỏ hơn theo tiêu chuẩn TCVN 33: 2006 (quy định 25 – 40 m3/ha- 10 ngày) bởi các khu cơng nghiệp này sử dụng nước của trạm bơm Hải Vân và khai thác nước ngầm tại chổ, dùng nước sơng. Bảng 2.4. Tổng hợp nhu cầu cấp nước của hệ thống cấp nước Đà Nẵng 2015 2020 2025 2040 Năm (m3/ngày) (m3/ngày) (m3/ngày) (m3/ngày) Nước cấp cho sinh hoạt 115.173 170.999 227.101 401.515 Nước cấp cho các mục đích khác 28.575 41.340 54.050 95.561 Nước cấp cho các KCN 26.594 36.594 36.594 36.594 Nước thất thốt 44.800 49.787 57.194 97.914 Tổng nước cấp cho mạng đường ống 215.142 298.720 374.939 631.583 Nước dùng cho nhà máy nước 10.757 14936 18747 33144 Cơng suất nhà máy xử lý 225.899 313.656 393.686 664.728 11 CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU NĂNG LỰC SẢN XUẤT NƯỚC SẠCH VÀ MỘT SỐ TÍNH TỐN HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO KHU VỰC TÂY BẮC Theo quy hoạch định hưởng phát triển khơng gian thành phố Đà Nẵng đến năm 2025, thành phố đang phát triển theo hướng Tây và Tây Bắc. Nguồn nước sơng Cu đê khơng chỉ là một nguồn nước kinh tế cĩ khả năng hỗ trợ cho sự phát triển của khu vực phía Bắc thành phố mà cịn cĩ tiềm năng như nguồn nước chính cung cấp cho thành phố trong tương lai. 3.1. CÁC NGUỒN NƯỚC Ngồi sơng Cẩm lệ, về phía Bắc là sơng Cu Đê. Một hệ thống sơng lớn thứ hai tại tỉnh Quảng Nam, sơng Thu Bồn. Ngồi ra cịn cĩ hai đập nước trong việc cung cấp nước thơ trong tương lai cho sản xuất nước máy cấp cho thành phố. Đĩ là đập Đồng Nghệ và đập Hịa Trung. 3.2. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ỐNG NƯỚC THƠ TỪ SƠNG CU ĐÊ VỀ NHÀ MÁY NƯỚC HỊA LIÊN Tổng chiều dài tuyến ống nước thơ từ đập Sơng Bắc 2 đến nhà máy nước Hịa Liên là 15.920m. 3.3. PHƯƠNG ÁN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG NHÀ MÁY NƯỚC HỊA LIÊN: Nhà máy nước Hịa Liên tổng cơng suất hai giai đoạn là 240.000 m3/ngày. 3.4. GIẢI PHÁP XÂY DỰNG ĐỀ XUẤT Phần hành lang đặt ống rộng 3m nằm phía núi. Tại phần đường ống khơng ổn định nên được bảo vệ bằng bê tơng cốt thép hoặc cống bê tơng để bảo vệ. Đào mương trong đá ở đáy sơng và đặt ống thép được bao bọc bởi bê tơng cốt thép. Trường hợp các đường ống đi qua 12 các dịng suối, hoặc xây dựng một siphon luồn đặt đường ống trong một mương lấp đầy bê tơng hoặc xây dựng một cây cầu đặt ống với các trụ cột bê tơng cốt thép để mang đường ống qua suối với mức lũ thiết kế là 25 năm. 3.5. TÍNH TỐN THIẾT KẾ NHÀ MÁY NƯỚC HỊA LIÊN 3.5.1 Bố trí khu đất nhà máy Khu đất dành cho xây dựng nhà máy xử lý nước ở Hồ Liên, huyện Hịa Vang. Khu đất nằm ở chân các ngọn đồi nhỏ với một sống núi đá phong hĩa. 3.5.2 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ Quy trình cơng nghệ xử lý của NMN Hịa Liên thể hiển Hình 3.5. Sơ đồ cơng nghệ nhà máy nước Hịa Liên 13 1. Bể tiếp nhận, trộn và phân chia lưu lượng; 2. Bể phản ứng; 3. Bể lắng; 4. Bể lọc; 5. (a) bể tiếp xúc, (b) bể chứa nước sạch; 6. Trạm bơm nước sạch và rủa bê lọc; 7. Nhà hĩa chất; 8. Nhà clo; 9. Bể tái sử dụng nước xả; 10. Bể chứa bùn lắng; 11. Thiết bị làm khơ bùn 3.5.3. Yêu cầu chung thiết kế các cơng trình trong nhà máy Thiết kế tổng mặt bằng nhà máy nước Hịa Liên được thực hiện theo các nguyên tắc chung sau : Phần nhà máy thành 3 khu vực chức năng cĩ ranh giới tạm bằng các tuyến đường: 1) Khu vực quản lý. 2) Khu vực xử lý nước. 3) Khu vực xử lý bùn cặn. 3.5.4 Quy mơ các cơng trình: Bể tiếp nhận, bể trộn và phân phối lưu lượng: Bể trộn, Bể lắng, Bể lọc nhanh, Bể tiếp xúc và bể chứa nước sạch, Các máy bơm nước sạch, Các máy bơm nước rửa bể lọc, Các máy bơm giĩ rửa bể lọc, Đối với các máy bơm nước sạch, Đối với các máy bơm nước và giĩ rửa lọc, Bố trí trạm bơm nước sạch Phần nằm trên mặt đất gồm cĩ các bộ phận sau : Chống va cho trạm bơm, Nhà clo, Nhà hĩa chất: 3.6. MỞ RỘNG MẠNG LƯỚI PHÂN PHỐI Qui hoạch mạng đường ống cấp nước được lập trên qui hoạch xây dựng chung của thành phố Đà Nẵng năm 2025 tầm nhìn đến năm 2040. Tổng cơng suất hệ thống cấp nước (cấp vào mạng đường ống) là : 515.000 m3/ngày. Hệ thống đường ống phân phối được qui hoạch đồng bộ và thống nhất cho tồn hệ thống cấp nước. Kết hợp chặt chẽ giữa mạng đường ống cấp nước hiện cĩ và mạng đường ống mở rộng. Phân vùng 14 cấp nước cho các nhà máy phù hợp với mặt bằng qui hoạch thành phố và nhu cầu sử dụng nước của mỗi vùng. 3.7. PHÂN VÙNG CẤP NƯỚC CHO CÁC NHÀ MÁY NƯỚC - Các nhà máy nước Cầu Đỏ, Sân Bay, Sơn Trà , sẽ cấp cho phía Đơng và Đơng Nam thành phố, gồm: Quận Cẩm Lệ, Quận Sơn Trà, Quận Ngũ Hành Sơn, Phần lớn Quận Hải Châu, Một phần huyện Hịa - Nhà máy nước Hịa Liên cĩ lưu lượng cấp cho mạng đường ống là : 228.000 m3/ngày, sẽ cấp cho vùng phía Tây và Tây Bắc thành phố, gồm : Quận Liên Chiểu, Quận Thanh Khê, Một phần quận Hải Châu, Một phần huyện Hịa Vang. Bố trí các tuyến ống chuyển tải sau các nhà máy nước Nhà máy nước Cầu Đỏ: Ngồi các tuyến ống hiện cĩ sẽ xây dựng thêm các tuyến phía Nam qua Cầu Đỏ. Nhà máy nước Hịa Liên : Tuyến ống chuyển tải sau nhà máy nước Hịa Liên xây dựng mới đi theo 2 hướng : Tuyến 1H : nối với các tuyến đường Nguyễn Tất Thành, Nguyễn Lương Bằng để cấp nước cho mạng đường ống hiện cĩ và mở rộng. Tuyến 2H : Đi theo đường qui hoạch mới để cấp cho khu cơng nghiệp cơng nghệ cao và một phần của huyện Hịa Vang. Các nhà máy nước Sân Bay và Sơn Trà; Các tuyến ống chính liên kết giữa 2 nhà máy nước Cầu Đỏ và Hịa Liên;Các tuyến ống chính qua sơng Hàn: Các tuyến ống chính qua sơng Cẩm Lệ; Các tuyến ống cấp nước qua sơng Vĩnh Điện Bảng 3.3 Các Khu Quy hoạch Đơ thị mới địi hỏi các đường ống mới 15 3.8. BỐ TRÍ CÁC TUYẾN ỐNG CHÍNH Ở CÁC KHU QUY HOẠCH XÂY DỰNG MỚI CHƯA CĨ ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC Các khu quy hoạch xây dựng mới được thể hiện trong bảng Bảng 3.3 Các Khu Quy hoạch Đơ thị mới địi hỏi các đường ống mới 3.9. CẢI THIỆN MẠNG LƯỚI Ở CÁC KHU VỰC ĐÃ CĨ ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC Một số khu vực, chủ yếu ở quận Sơn Trà, Ngũ Hành Sơn, Cẩm Lệ, Liên Chiểu, đã cĩ các đường ống cấp nước, nhưng cịn ở dạng mạng cụt, bố trí chưa hợp lý. Bổ sung thêm các tuyến ống chính tạo thành các vịng kín. Quận Quy hoạch Xây dựng Mới Liên Chiểu: Khu cơng nghiệp Hịa Khánh mở rộng; Khu đơ thị Thủy Tú Khu cơng nghiệp Liên Chiểu; Khu đơ thị Tây Bắc Thanh Khê: Khu đơ thị Khánh Sơn; Khu đơ thị Hịa An Hải Châu: Khu đơ thị, thương mại, dịch vụ Đa Phước. Cẩm Lệ: Khu đơ thị Hịa Xuân; Khu đơ thị phía Nam Cầu Đỏ dọc theo Quốc lộ 1A; Phường Hịa Thọ Đơng, Hịa Thọ Tây, Khuê Trung. Sơn Trà: Khu đơ thị vịnh Mân Quang. Ngũ Hành Sơn: Các khu đơ thị phía Nam quận; Các khu đơ thị Hịa Quý, làng đại học; Phát triển Du lịch dọc theo bờ biển Hồ Vang: Khu đơ thị Hịa Liên; Khu cơng nghiệp Hịa Khương Khu cơng nghiệp cơng nghệ cao Hịa Liên; Các khu dân cư xã Hịa Tiến, Hịa Châu, Hịa Phát; Khu trung tâm thị trấn Hịa Vang. 16 3.10. QUY TRÌNH THIẾT KẾ CỦNG CỐ MẠNG LƯỚI Để xác định nơi nào cần tăng cơng suất nước trong ống ta sử dụng quy trình sau: Kiểm tra năng lực chuyển tải của các phần ống hiện cĩ, hiệu chuẩn đại diện cho lưu lượng và áp lực bằng việc tính tốn thủy lực. thay thế tất cả các đường ống bị hư hỏng hoặc kém chất lượng. Mơ phỏng mơ hình thủy lực, tính tốn áp lực trên mạng. Phân cấp các loại đường ống: Cấp 1: Các tuyến ống chuyển tải; Cấp 2: Các tuyến ống chính ; Cấp 3: Các tuyến ống nhánh; Cấp 4: Các tuyến ống phân phối; Cấp 5: Các tuyến ống dịch vụ - Thiết bị trên đường ống và SCADA: Cung cấp thơng tin thời gian thực cho trung tâm điều độ mạng lưới, nĩ sẽ cĩ thể cho phép trung tâm điều độ điều chỉnh các thơng số cần thiết. 17 CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH EPANET ĐỂ TÍNH TỐN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC, PHÂN VÙNG TÁCH MẠNG, CHỐNG THẤT THỐT NƯỚC 4.1. GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG TRÌNH Chương trình EPANET là chương trình tính nhằm thực hiện được các mơ phỏng thuỷ lực theo thời gian chất lượng nước, lưu lượng, áp lực trong đường ống cĩ áp do tổ chức bảo vệ mơi trường Mỹ phát triển. 4.1.1. Khả năng mơ hình hố về thuỷ lực 4.1.2. Khả năng mơ hình hố chất lượng nước 4.1.3. Trình tự các bước sử dụng EPANET 4.2. TÍNH TỐN THỦY LỰC MẠNG ĐƯỜNG ỐNG CẤP NƯỚC Chương trình mơ phỏng thủy lực Epanet được sử dụng để tính tốn áp lực và lưu lượng trên mạng cho (i) giai đoạn hiện tại, (ii) năm 2015, (iii) năm 2020 và (iv) năm 2025 như sau: Trong trường hợp này cơng thức Mannings đã được áp dụng. Mạng lưới được chia thành các đầu mối nhu cầu và nhu cầu nước cho mỗi đầu mối được ước tính cho các năm 2015, 2020 và 2025. Các đầu mối đặc biệt được tạo ra cho các khu cơng nghiệp. Các cao độ của mỗi đầu mối cũng được nhập vào. Các điều chỉnh được thực hiện và cho mơ hình chạy lại cho đến khi đường kính ống áp lực và lưu lượng nằm trong giới hạn xác định trước. a. Tính tốn áp lực trên mạng đường ống: Áp lực đường ống (được tính bằng mét cột nước) tại đĩ các bơm nước sạch bơm vào mạng lưới tại mỗi nhà máy trong ba NMN dưới đây: 18 Tại nhà máy nước Cầu Đỏ, áp lực trạm bơm là H = 45 (m) Tại nhà máy nước Sân Bay, áp lực trạm bơm là H = 35 (m) Dự kiến áp lực tối đa tại trạm bơm nước sạch nhà máy nước Hịa Liên là H = 50 (m) Áp lực tại điểm lấy nước bất lợi nhất trên mạng đường ống đảm bảo tối thiểu H = 10 (m) b. Phương pháp tính tốn: Tất cả các áp lực được tính bằng cách nhập dữ liệu cao trình và đường ống vào chương trình EPANET. c. Mơ hình thủy lực mạng lưới cấp nước thành phố Đà Nẵng trong tương lai d. Kết quả tính tốn: Kết quả tính tốn thủy lực mạng đường ống cấp nước từ chương trình Epanet cho năm 2025 như sau : Bảng 4.1 Chiều dài của các đường ống mới Đường kính ống (mm) Tổng chiều dài (mét) Đường kính ống (mm) Tổng chiều dài (mét) D2000 D1800 D1200 D1100 D1000 D900 D800 1,650 2,900 5,165 1,205 8,460 2,420 4,290 D700 D600 D500 D400 D300 D250 D200 6,020 13,150 19,500 20,660 24,040 14,300 38,020 Cho phép tổn thất áp lực tại điểm đầu mạng đường ống phân phối cấp ở các nhà máy nước : - Nhà máy nước Cầu Đỏ : 41 (m) 19 - Nhà máy nước Sân Bay : : 33 (m) - Nhà máy nước Sơn Trà : 17 (m) - Nhà máy nước Hịa Liên : 49 (m) Áp lực thấp nhất trên mạng đường ống cấp nước:12,0 (m). Điểm này nằm ở khu vực bán đảo Sơn Trà, tận cùng của mạng đường ống cấp nước. - Kết quả tính tốn chi tiết xem ở phụ lục 4.3. GIẢM THIỂU NƯỚC KHƠNG DOANH THU 4.3.1. Tổng quan về nước khơng doanh thu. a) Khái niệm về nước khơng doanh thu Nước khơng doanh thu là một phần của lượng nước được sản xuất ra nhưng khơng thu được tiền. b) Sự cần thiết phải phịng ngừa nước rị rỉ: Giảm sự gia tăng sử dụng hĩa chất để xử lý tại các nhà máy, hạn chế tăng cơng suất nhà máy giảm kinh phí và sự cạn kiệt nguồn nước. c) Mục đích của chương trình giảm thiểu: Nâng cao tỷ lệ người dân sử dụng nguồn nước sạch, gĩp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân. d) Mục tiêu của cơng tác chống thất thốt: Mục tiêu của cơng tác chống thất thốt: phải giảm xuống cịn dưới 20% vào năm 2025. e) Nội dung cần thực hiện: Các loại rị rỉ, thất thốt nước và các yếu tố ảnh hưởng đến chúng ; Chiến lược giảm thiểu rị rỉ; Các phương pháp giảm thiểu rị rỉ; Các phương pháp phát hiện rị rỉ; Giảm thiểu thất thốt nước khơng do rị rỉ; Mức rị rỉ kinh tế 4.3.2. Nhận thức nước đang bị thất thốt: Giúp các nhà quản lý sử dụng hiểu nước sản xuất, nước NRW, nguồn và chi phí NRW. 20 4.3.3 Kế hoạch hành động giảm thiểu nước thất thu (NRW) a) Tổng quan lượng nước đo đếm: Lượng nước cung cấp vào mạng = Nước doanh thu + Nước khơng doanh thu. 4.3.4. Đánh giá kết quả cân bằng nước Sự chính xác của những đồng hồ sản xuất, đọc đồng hồ khách hàng và lập hĩa đơn thanh tốn là những yêu tố chính ảnh hưởng đến sự tính tốn khối lượng NRW. a) Sự chính xác của đồng hồ tổng : Tất cả các đồng hồ phải được bảo dưỡng thường xuyên để đảm bảo độ chính xác liên tục của chúng. b) Sự chính xác của đồng hồ khách hàng: c) Khách hàng thanh tốn chu kỳ: d) Các giải pháp để giảm tỷ lệ thất tốn trện mạng cấp nước: - Thay thế các đường ống cũ, đã sử dụng lâu năm, điều tra và sửa chữa nhanh các điểm chảy. Phân chia mạng cấp nước thành các cụm nhỏ để quản lý. Đào tạo cơng nhân và cán bộ trong cơng tác giảm nước khơng doanh thu. e) Thành lập đội phát triển chiến lược: f) Tầm quan trong của việc đề ra các mục tiêu giảm NRW thích hợp: g) Ưu tiên các thành phần giảm NRW i) Tiền đề cơ bản của chiến lược giảm NRW (Nhận biết, định vị và sửa chữa). 21 4.4. ÁP DỤNG MƠ HÌNH THỦY LỰC BẰNG CHƯƠNG TRÌNH EPANET ĐỂ PHÂN VÙNG, TÁCH MẠNG CHỐNG THẤT THỐT NƯỚC 4.4.1. Sơ đồ mơ hình thủy lực : Áp dựng mơ hình để phân ra các vùng cấp nước nhỏ nhằm đảm bảo lưu lượng áp lực cho các vùng đã phân chia. 4.4.2. Phương pháp phịng chống thất thốt kết hợp hệ thống nhĩm nhân viên chăm sĩc khách hàng tăng cường cơng tác quản lý. 4.4.2.1. Mơ hình 1. Phát hiện các điểm bể khơng được báo cáo/ khơng thấy được: 2. Sửa chữa hiệu quả các rị rỉ đã lưu lại 3. Tối thiểu hố các thất thốt cơ học 4. Quản trị tài sản Quản lý chất lượng và nghiệm thu các cơng trình mở rộng do các nhà thầu thực hiện a) Mục đích: Nâng cao khả năng phịng chống thất thốt, thất thu một cách hữu hiệu và cĩ trách nhiệm. b) Phương pháp phân vùng: Căn cứ vào đặc điểm mạng lưới, việc phân vùng cấp nước được thực hiện theo 3 cấp từ lớn đến nhỏ: cấp vùng cấp nước (DMZ) → cấp Khu vực cấp nước (DMA) → cấp Cụm cấp nước. c) Vùng cấp nước (DMZ - District Metered Zone): Vùng cấp nước được xây dựng trên cơ sở địa giới hành chính Quận (Huyện) hoặc vùng cấp nước do Chi nhánh cấp nước quản lý. 22 Tên vùng Cấp nước Thuộc địa giới hành chính Vùng Cấp nước Cẩm Lệ-Hịa Vang Quận Cẩm Lệ và Huyện Hịa Vang Vùng Cấp nước Hải Châu Quận Hải Châu Vùng Cấp nước Thanh Khê Quận Thanh Khê Vùng Cấp nước Liên Chiểu Quận Liên Chiểu Vùng Cấp nước Sơn Trà Quận Sơn Trà Vùng Cấp nước Ngũ Hành Sơn Quận Ngũ Hành Sơn (Thất thốt vùng = Tổng lượng nước cấp vào vùng – Tổng lượng nước tiêu thụ cĩ ghi thu tại vùng đĩ). d) Khu vực cấp nước (DMA- District Metered Area): Khu vực cấp nước được phân chia từ vùng cấp nước, tùy theo số lượng đấu nối khách hàng mỗi vùng cấp nước cĩ thể chia thành nhiều khu vực cấp nước. Mỗi khu vực cấp nước hiện cĩ: Số lượng đấu nối khách hàng từ 4.000-6.000 . f) Cụm cấp nước: Số lượng đấu nối khách hàng từ 500-1.000 . 4.4.2.2. Phép đo lưu lượng ban đêm - Cơ lập khu vực bằng cách đĩng van - Lắp đồng hồ sĩng âm lúc 22:00 . - Thời gian đo từ 22:30 PM bắt đầu đo lưu lượng ban đêm > 2 AM. 2:15 AM đĩng van cuối cùng, đảm bảo rằng nước khơng vào khu vực b) Thiết bị đo lưu lượng sĩng âm di động: Kết quả thu được là sự chênh lệch lưu lượng khi so sánh đồng hồ tổng với lượng tiêu thụ trung bình ban đêm 14lít/hộ/giờ nhân cho số hộ trong cụm c)Dị tìm rị rỉ và các thiết bị dị tìm:cĩ rất nhiều thiết bị dị tìm rị rỉ thanh nghe đơn giản, khuếch đại âm thanh...vv. 23 d)Cơng tác dị tìm Nhiệm vụ của tổ dị tìm: Tiếp nhận thơng tin khu vực cĩ tỷ lệ thất thốt cao; Dị tìm, xác định điểm xì bể, đánh dấu và đề nghị xử lý; Kết hợp với hệ thống nhân viên chăm sĩc về phát hiện rị rỉ và xử lý. e)Yêu cầu cơ bản về nhân viên dị tìm: Cĩ thời gian làm việc thâm niên về quản lý và lắp đặt hệ thống cấp nước, được đào tạo về kỹ năng nghe. 4.4.2.3. Phân tích đánh giá kết quả Phân tích đánh giá tỷ lệ thất thốt Tính tốn : - Lượng nước cấp vào mạng lưới _I.1 (A) - Lượng nước tiêu thụ hợp pháp _I.2 (B) - Lượng nước thất thốt (C) - Lượng nước dùng cho thi cơng, súc rửa, chữa cháy _I.4 + I.5 (D) Nếu C ≤ 10% A thì tỉ lệ thất thốt được đánh giá là “Đạt” Nếu C > 10% A thì tỉ lệ thất thốt được đánh giá là “Khơng đạt” và mạng lưới được tách thành từng vùng cỡ vừa và nhỏ để kiểm sốt rị rỉ, thất thốt. 4.4.2.4. Mơ hình hệ thống nhĩm nhân viên chăm sĩc (CMA - Caretaker Metered Area) a) Nhiệm vụ nhĩm nhân viên chăm sĩc: Kiểm tra chất lượng các đấu nối mới, quản lý, vận hành và duy trì mạng lưới ống cấp 3 trong khu vực của họ. b) Kích thước thích hợp của CTAs: Tách mạng lưới truyền tải và phân phối để cĩ thể quản lý hiệu quả. kích thước của nhĩm chăm sĩc khoảng 5000 đến 7000 đồng hồ. C = A - (B + D) 24 Các khu CTA với những DMA tạm thời: Trong một CTA sẽ tạm thời phân thành những DMA tạm thời bằng cách đĩng các van khu vực tại những địa điểm chiến lược trong một CTA. c) Các mơ tả chức năng: Báo hiệu và thực hiện hay đã thực hiện những hoạt động cần thiết trong khu vực phụ trách., Tự động thực hiện một chương trình sửa chữa, bảo trì đã thiết lập với các yếu tố liên quan đến phân phối trong khu vực phụ trách. - Xây dựng hệ thống quản lý kiểm sốt áp lực và lưu lượng trên tồn mạng lưới (Hệ thống SCADA). 4.4.2.5. Hệ thống quản lý áp lực và lưu lượng (SCADA) - Xây dựng hệ thống quản lý kiểm sốt áp lực và lưu lượng trên tồn mạng lưới 4.4.3. Khảo sát thất thốt mạng lưới và dị tìm rị rỉ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong những năm gần đây nền kinh tế của Đà Nẵng đã tăng gần 13%/năm, cao hơn mức trung bình tồn quốc là 8% tại cùng thời điểm đĩ. Mức tăng trưởng này đặt ra nhiều thách thức đáng kể về cơ sở hạ tầng của thành phố và đặc biệt là hệ thống cấp nước. Cơng ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên cấp nước Đà Nẵng đã đưa vào vận hành một nhà máy xử lý nước mới vào năm 2008 đúng lúc nhà máy cũ ngừng hoạt động và từ thời gian đĩ đến nay sản lượng tiêu thụ đã tăng vọt dự đốn nhu cầu tiêu thụ sẽ vượt xa năng lực sản xuất trong vài năm tới. Điều này đặt ra một yêu cầu cấp thiết là phải gia tăng sản xuất cả trong thời gian trước mắt và trung hạn của các nhà máy nước. Việc cải tiến dịch vụ cấp nước, mở rộng mạng lưới cấp nước, sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện các mục tiêu phát triển kinh tế xã hội của thành phố. 25 Mục tiêu quốc gia về cung cấp dịch vụ cấp nước đơ thị cho các Đơ thị loại I như Đà Nẵng là yêu cầu phải cung cấp dịch vụ 24 giờ cho 90% dân số với tối thiểu là 120l/ng/ngày. Chú ý đặc biệt vào nước thất thốt phải giảm đến 25% vào năm 2015, tiếp tục cắt giảm tới 20% vào năm 2020, 18% trong năm 2025 và đến năm 2040 nhỏ hơn 15%. Song song với việc nghiên cứu mở rộng mạng lưới là nghiên cứu các biện pháp nhằm giảm đáng kể lượng nước thất thất thốt theo yeu cầu bởi một chương trình phân vùng, tách mạng phát hiện rị rỉ chống thất thốt, thực hiện mơ hình nhĩm chăm sĩc khách hàng tại khu vực Quận Hải Châu. Luận văn đã nêu ra và giải quyết phương án cấp nước, mở rộng việc cấp nước cho tồn thành phố Đà Nẵng trong tương lai theo nhu cầu dự báo, quy hoạch phát triển từ việc lựa chọn nguồn nước đến tính tốn sơ bộ một nhà máy cấp nước mới, nêu ra phương án cải tạo nhà máy nước cũ để cung cấp cho Đà Nẵng, phân ra các vùng cấp nước nhằm đảm bảo lưu lượng nước cung cấp trong tương lai. Trong luận văn này tác giả cũng đã sử dụng chương trình EPANET do tổ chức Bảo vệ mơi trường Mỹ phát triển để tính tốn nguồn cấp nước, xác định được đường kính ống, kiểm tra lưu lượng, áp lực tại các nút tính tốn. Trên cơ sở đĩ cĩ thể phân vùng, tách mạng để chống thất thốt nước nhằm đạt tỷ lệ thất thốt nước thấp nhất theo yêu cầu. Hạn chế của đề tài. Do điều kiện hạn chế về thời gian, thơng tin cũng như trình độ năng lực của người thực hiện nên trong luận văn này cịn cĩ những hạn chế như chỉ mới đề cập đến việc chọn nguồn nước cấp cho khu vực Tây Bắc dựa trên đơn vị khai thác cơng trình thủy điện và thỏa thuận 26 của UBND thành phố; phần tính tốn chọn vị trí tuyến ống, vị trí nhà máy cấp nước mới và việc cải tạo nhà máy cũ chưa đi vào chi tiết. Kiến nghị: Từ các năm 2020 trở đi cần triển khai xây dựng thêm nhà máy nước mới ở khu vực Tây Bắc . Tìm các nguồn nước mới cho tương lai đưa về xử lý từ các hồ chứa thủy lợi như hồ Đồng nghệ, Hịa trung. Cần phân vùng cấp nước để đảm bảo lưu lượng cấp nước cho các khu vực và thực hiện các biện pháp chống thất thốt mới bằng cách đo lưu lượng vào ban đêm bằng đồng hồ sĩng âm, thực hiện mơ hình quản lý nhĩm nhân viên chăm sĩc khách hàng để hạn chế lượng nước thất thốt nhằm đáp ứng nhu cầu cấp nước cho thành phố Đà Nẵng đến năm 2025, tầm nhìn 2040. Cĩ kế hoạch bảo vệ nguồn nước đảm bảo được lưu lượng cấp trong mùa kiệt với tần suất nước cấp 98%. Cần xây dựng song song với hệ thống cấp nước một hệ thống thốt nước hồn thiện để đảm bảo thu gom và xử lý tồn bộ lượng nước thải, khơng để nước thải ảnh hưởng đến nguồn nước cấp cho thành phố. Bùn từ các hệ thống thu và xả cặn của các nhà máy nước cũ cải tạo lại và xử lý Cần cĩ biện pháp bảo vệ hành lan các tuyến ống, thiết bị và các cơng trình trên tuyến ống.